/o工藝體系的污泥減量系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)，具體的講是一種針對(duì)A2/0法(厭氧-缺氧-好氧法，Anaerobic-Anoxic-Oxic)工藝體系的污泥減量系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]A2/0工藝是目前應(yīng)用較為普遍的活性污泥處理工藝，其目前面臨的一個(gè)重要難題就是剩余污泥處理問(wèn)題。由于活性污泥法處理污水不僅是通過(guò)微生物的新陳代謝作用，同時(shí)還依靠污泥絮體的吸附作用來(lái)去除水中的難降解有機(jī)質(zhì)和重金屬等污染物，因此其外排的剩余污泥含有大量的包括重金屬在內(nèi)的有毒有害物質(zhì)，一旦處理失當(dāng)就會(huì)造成環(huán)境污染。傳統(tǒng)的衛(wèi)生填埋和焚燒都因日益嚴(yán)格的法律法規(guī)要求下和高昂的處理費(fèi)用等原因無(wú)法有效解決污泥處理問(wèn)題，因此急需一種新型的污泥處理工藝解決該問(wèn)題。污泥減量化的概念是上世紀(jì)90年代提出的，針對(duì)目前活性污泥法處理廢水過(guò)程中污泥處理難得問(wèn)題的新型污泥處理技術(shù)，是指在保證正常污水處理的前提下，采用適當(dāng)技術(shù)減少剩余污泥排放量的技術(shù)?，F(xiàn)有的污泥減量化技術(shù)主要包括:臭氧污泥減量化技術(shù)和超聲污泥減量化技術(shù)。
[0003]臭氧污泥減量化技術(shù)的研究始于上世紀(jì)90年代初，其利用臭氧的強(qiáng)氧化性破解污泥絮體，氧化微生物的細(xì)胞膜，溶出細(xì)胞質(zhì)，達(dá)到污泥減量的效果。上世紀(jì)90年代，曾在日本的一家污水處理廠將臭氧污泥減量化技術(shù)投入實(shí)際運(yùn)營(yíng)，運(yùn)營(yíng)時(shí)間9個(gè)月，在運(yùn)營(yíng)期間內(nèi)，利用臭氧的氧化性破解剩余污泥，然后與回流污泥一起回流回曝氣池，成功實(shí)現(xiàn)了剩余污泥的零排放。但實(shí)驗(yàn)期間發(fā)現(xiàn)盡管臭氧污泥減量化處理后的污泥回流可以保證出水達(dá)標(biāo)，但其各項(xiàng)指標(biāo)都率高于正常排泥的污水處理系統(tǒng)，特別是出水SS(固體懸浮物，Suspended Solid)和出水氨氮相比減量處理前,都有一定幅度的升高。另外,臭氧發(fā)生能耗較高，實(shí)際利用率偏低，導(dǎo)致臭氧減量技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用中的經(jīng)濟(jì)適用性較差。
[0004]超聲污泥減量化技術(shù)是依據(jù)高頻高能的超聲在液體中產(chǎn)生的空化作用對(duì)污泥絮體進(jìn)行破解減量處理?？栈饔孟聲?huì)在水中創(chuàng)造一個(gè)極端的物理環(huán)境，產(chǎn)生強(qiáng)大機(jī)械效應(yīng)，可以分解污泥絮體，同時(shí)伴隨產(chǎn)生瞬間的高溫則可以達(dá)到細(xì)胞溶胞的效果。現(xiàn)有技術(shù)中，多是利用高頻高能的超聲進(jìn)行污泥減量化研究，在聲能密度0.25-0.50w/ml，作用時(shí)間l-30min的條件下處理可以完成20% -50%減量效果。超聲處理污泥主要依靠的是超聲帶來(lái)的機(jī)械效應(yīng)來(lái)分散污泥絮體，而對(duì)于污泥顆粒本身的減量效果較差，且高能高頻的超聲耗能高，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致溫度急劇上升，無(wú)法持續(xù)高效的進(jìn)行污泥減量處理。
[0005]污泥減量技術(shù)的可行與否，關(guān)鍵在于是否能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)化隱性生長(zhǎng)的設(shè)計(jì)初衷。目前影響污泥減量技術(shù)應(yīng)用的主要問(wèn)題在于減量技術(shù)對(duì)于脫氮效能的削弱，其主要原因有三:其一是減量過(guò)程中溶出的細(xì)胞基質(zhì)中，C/N(碳氮比)小于3:1，溶出碳源不能為溶出氮的去除提供足夠的能量，致使原位生化系統(tǒng)脫氮能力下降；其二，裹挾大量臭氧的污泥混合液在回流后會(huì)增加缺氧段的DO(溶解氧)值，造成反硝化效能的下降，影響系統(tǒng)脫氮能力；其三減量過(guò)程中溶出的有機(jī)物多為大分子、難降解物質(zhì)，在回流后不能夠被生化區(qū)微生物有效分解利用。
[0006]本專利從為解決當(dāng)前污泥減量化的發(fā)展困境及臭氧、超聲減量技術(shù)的不足，針對(duì)A2/0工藝體系特性，創(chuàng)造性的提出了一種針對(duì)A2/0工藝的污泥減量技術(shù)方法及一套與之耦合度極高的污泥減量工藝。本方案具有極佳的經(jīng)濟(jì)性和污泥減量處理效果；針對(duì)A2/0工藝特性，以相關(guān)理論研究為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)減量參數(shù)，使本發(fā)明擁有與所述A2/0工藝極高的耦合度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本專利以臭氧和超聲污泥減量原理為基礎(chǔ)，針對(duì)剩余污泥特性，結(jié)合A2/0工藝特點(diǎn)，提出了臭氧-超聲污泥減量方法及一套針對(duì)A2/0工藝特性的污泥減量工藝。專利所述污泥減量化技術(shù)與當(dāng)下其他減量技術(shù)不同，不是單純強(qiáng)調(diào)污泥減量的效果，而是一套完整的與A2/0處理系統(tǒng)完全耦合的剩余污泥減量處理技術(shù)，其主體流程包括兩個(gè)部分，一是實(shí)現(xiàn)剩余污泥體積上的減量，二是實(shí)現(xiàn)減量污泥的回流。
[0008]在剩余污泥體積減量過(guò)程中，本專利通過(guò)臭氧-超聲耦合技術(shù)實(shí)現(xiàn)剩余污泥體積的減量，溶出細(xì)胞質(zhì)。利用超聲的機(jī)械振動(dòng)效應(yīng)分散污泥絮體顆粒，而后通入臭氧臭氧-超聲耦合技術(shù)的使用，可以在較小臭氧通入量和較低超聲能耗代價(jià)的條件下，完成剩余污泥高效的減量效果。專利所選減量技術(shù)參數(shù)的選定是通過(guò)減量技術(shù)理論化研究計(jì)算而得。選用0.15g03/gTSS的臭氧通入量和200KHZ，超聲時(shí)間為5-12min，聲能密度為0.5-1.5w/ml條件下，臭氧的利用率最大，超聲能耗最低。
[0009]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種針對(duì)A2/0工藝體系的污泥減量系統(tǒng)，所述A2/0工藝體系包括厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)及二沉池，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括:超聲反應(yīng)器、臭氧增壓反應(yīng)罐以及回流調(diào)節(jié)池，所述超聲反應(yīng)器分別與二沉池和臭氧增壓反應(yīng)罐相連，所述回流調(diào)節(jié)池分別連接增壓反應(yīng)罐和A2/0工藝體系的厭氧區(qū)；其中，引入所述二沉池排出的污泥至超聲反應(yīng)器進(jìn)行超聲作用，將超聲作用后的污泥排入臭氧增壓反應(yīng)罐，對(duì)臭氧增壓反應(yīng)罐內(nèi)的污泥通入臭氧進(jìn)行污泥減量作用，污泥減量作用后的污泥排入回流調(diào)節(jié)池，向回流調(diào)節(jié)池的污泥引入水，并加入石灰調(diào)節(jié)PH值，將調(diào)節(jié)pH值后的污泥回流至A2/0工藝體系的厭氧區(qū)。
[0010]此外，本發(fā)明還提供了一種針對(duì)A2/0工藝體系的污泥減量方法，所述A2/0工藝體系包括厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)及二沉池，所述的方法包括:
[0011]對(duì)所述二沉池排出的污泥進(jìn)行超聲作用，分散污泥絮體顆粒；本方案利用超聲的機(jī)械振動(dòng)效應(yīng)，以增大污泥與后續(xù)通入臭氧的反應(yīng)接觸面積；
[0012]經(jīng)超聲作用后的污泥通入臭氧，進(jìn)行污泥減量作用，利用臭氧的強(qiáng)氧化性深化超聲作用的減量效應(yīng)；
[0013]向污泥減量作用后的污泥中引入出水，并加入石灰調(diào)節(jié)pH值，將調(diào)節(jié)pH值后的污泥回流至A2/0工藝體系的厭氧區(qū)。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案在減量污泥回流方面，通過(guò)向減量作用后的污泥混合液中引入出水，并加入石灰調(diào)節(jié)PH值，將調(diào)節(jié)pH值至8-10后，回流至A2/0工藝體系的厭氧區(qū)，分別通過(guò)引用出水、石灰堿解和厭氧區(qū)回流的方式，降低減量污泥回流給A2/0工藝帶來(lái)的負(fù)荷沖擊、提高回流污泥C/N比及降低回流污泥DO值及提高回流污泥可生化性的目的，并通過(guò)投加Ca2+提高A2/0工藝生化區(qū)內(nèi)污泥絮體的強(qiáng)度，提高水處理效果；
[0015]本專利是針對(duì)A2/0工藝剩余污泥處理的減量技術(shù)，為了與A2/0工藝具有良好的耦合匹配度，在臭氧減量參數(shù)的選擇上，由于理論上單位污泥COD的溶出率為1.41gC0D/gMLSS，但實(shí)際上在減量過(guò)程中，由于羥基自由基的無(wú)選擇性氧化會(huì)是COD的溶出率會(huì)低于該值，而在污泥減量過(guò)程中，污泥的主要減量區(qū)間出現(xiàn)在0.08-0.15g03/gTSS之間，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，臭氧對(duì)污泥的減量效能要大于對(duì)溶出有機(jī)質(zhì)的氧化。故專利選取30mg/L臭氧濃度、0.15g03/gTSS臭氧通入量可以在保證臭氧有效利用的前提下，最大限度避免溶出碳源的氧化損失，保證污泥回流后有足夠的碳源用于脫氮反應(yīng)中。
[0016]在堿解調(diào)節(jié)上，選擇石灰作為堿解劑，一方面能夠提高回流污泥C/N，降低DO值，另一方面可以提到強(qiáng)化再生絮體的作用；在污泥回流去向方面，選擇將減量后污泥首先回流回厭氧區(qū)，可以利用A2/0工藝厭氧區(qū)的特性，使剩余污泥中難降解的有機(jī)物通過(guò)厭氧消化分解成為易于被微生物利用的短鏈小分子揮發(fā)性脂肪酸，以實(shí)現(xiàn)污泥減量化促進(jìn)污水處理效能的目的；在減量幅度方面，針對(duì)污泥VSS/TSS為0.5-0.7的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)以減量50% -70%為宜。
[0017]為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0018]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明提供的一種針對(duì)A2/0工藝體系的污泥減量系統(tǒng)的示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明提供的一種針對(duì)A2/0工藝體系的污泥減量方法的流程圖；
[0021]圖3為本發(fā)明一實(shí)施方式的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種針對(duì)A2/0工藝體系的污泥減量系統(tǒng)，所述A2/0工藝體系包括厭氧區(qū)101、缺氧區(qū)102、好氧區(qū)103及二沉池104,系統(tǒng)包括:超聲反應(yīng)器105、臭氧增壓反應(yīng)罐106以及回流調(diào)節(jié)池107，超聲反應(yīng)器105分別與二沉池104和臭氧增壓反應(yīng)罐106相連接，回流調(diào)節(jié)池107分別連接在增壓反應(yīng)罐106和A2/0工藝體系的厭氧區(qū)101 ；
[0024]其中，引入所述二沉池104排出的污泥至超聲反應(yīng)器105進(jìn)行超聲作用，將超聲作用后的污泥排入臭氧增壓反應(yīng)罐106，對(duì)臭氧增壓反應(yīng)罐105內(nèi)的污泥通入臭氧進(jìn)行污泥減量作用，污泥減量作用后的污泥排入回流調(diào)節(jié)池107，向回流調(diào)節(jié)池107的污泥混合液中引入出水，并加入石灰調(diào)節(jié)pH值，將調(diào)節(jié)pH值后的污泥回流至A2/0工藝體系的厭氧區(qū)101。
[0025]此外，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括:臭氧發(fā)生器和射流器，超聲反應(yīng)器和臭氧發(fā)生器均通過(guò)射流器連接在臭氧增壓反應(yīng)罐上。
[0026]本發(fā)明的技術(shù)方案目的在于保證AVo生化體系穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，將外排的剩余污泥通過(guò)超聲-臭氧聯(lián)合技術(shù)的減量處理后，回流回污水處理生化反應(yīng)段，實(shí)現(xiàn)A2/0生化體系的污泥減量化的目的。本發(fā)明的系統(tǒng)分為污泥減量處理和污泥回流處理兩個(gè)部分。其主要流程如下:
[0027](I)將二沉池101內(nèi)排出的剩余污泥置于增壓污泥減量化反應(yīng)器即超聲反應(yīng)器105內(nèi)，通過(guò)高能超聲作用，裂解污泥絮體，分散好氧顆粒，分散污泥絮體，抑制微生物活性，提聞臭氧利用效率；
[0028](2)停止超聲作用，將污泥引入臭氧增壓反應(yīng)罐106中；